Гексан ( / ˈ h ɛ k s eɪ n / ) или н -гексан — органическое соединение , алкан с прямой цепью с шестью атомами углерода и имеющий молекулярную формулу C 6 H 14 . [7]
Это бесцветная жидкость, без запаха в чистом виде и с температурой кипения около 69 ° C (156 ° F). Он широко используется как дешевый, относительно безопасный, в значительной степени инерционный и легко испаряющийся неполярный растворитель , а современные бензиновые смеси содержат около 3% гексана. [8]
Термин « гексаны» относится к смеси , состоящей в основном (>60%) из н -гексана с различными количествами изомерных соединений 2-метилпентана и 3-метилпентана и, возможно, меньшими количествами неизомерных C 5 , C 6 и C. 7 (цикло)алканы. Эти смеси «гексанов» дешевле, чем чистый гексан, и часто используются в крупномасштабных операциях, не требующих одного изомера (например, в качестве очищающего растворителя или для хроматографии ).
В промышленности гексаны используются в рецептурах клеев для обуви, изделий из кожи , кровли. Их также используют для извлечения кулинарных масел (таких как масло канолы или соевое масло) из семян, для чистки и обезжиривания различных предметов, а также в текстильном производстве. Они обычно используются при экстракции соевого масла на основе пищевых продуктов в Соединенных Штатах и потенциально присутствуют в качестве загрязнителей во всех соевых пищевых продуктах, в которых используется этот метод [ нужна ссылка ] ; Отсутствие регулирования FDA этого загрязнителя является предметом некоторых разногласий. [9] [10]
Типичным лабораторным применением гексанов является извлечение масляных и жировых загрязнений из воды и почвы для анализа. [11] Поскольку гексан не поддается легкому депротонированию , он используется в лаборатории для реакций, в которых участвуют очень сильные основания, например, при получении литийорганических соединений . Например, бутиллитий обычно поставляется в виде раствора в гексане. [12]
Гексаны обычно используются в хроматографии в качестве неполярного растворителя. Высшие алканы, присутствующие в качестве примесей в гексанах, имеют такое же время удерживания, что и растворитель, а это означает, что фракции, содержащие гексан, также будут содержать эти примеси. При препаративной хроматографии концентрация большого объема гексанов может привести к тому, что образец будет значительно загрязнен алканами. Это может привести к получению твердого соединения в виде масла , а алканы могут помешать анализу.
Гексан в основном получают при переработке сырой нефти . Точный состав фракции во многом зависит от источника нефти (сырая или риформинговая) и ограничений переработки. [13] Промышленный продукт (обычно около 50% по массе изомера с прямой цепью) представляет собой фракцию, кипящую при 65–70 ° C (149–158 ° F).
Все алканы бесцветны. [14] [15] Точки кипения различных гексанов несколько схожи и, как и для других алканов, обычно ниже для более разветвленных форм. Точки плавления совершенно разные, и тенденция не очевидна. [16]
Гексан имеет значительное давление паров при комнатной температуре:
Как и большинство алканов, гексан обладает низкой реакционной способностью и является подходящим растворителем для реакционноспособных соединений. Однако коммерческие образцы н-гексана часто содержат метилциклопентан , который имеет третичные связи CH, несовместимые с некоторыми радикальными реакциями. [17]
Вдыхание н -гексана в концентрации 5000 ppm в течение 10 минут вызывает выраженное головокружение; 2500-1000 ppm в течение 12 часов вызывают сонливость , утомляемость , потерю аппетита и парестезии в дистальных конечностях; 2500–5000 ppm вызывают мышечную слабость, холодную пульсацию в конечностях, нечеткость зрения, головную боль и анорексию . [18] Было продемонстрировано, что хроническое профессиональное воздействие повышенных уровней н-гексана связано с периферической невропатией у автомехаников в США и нейротоксичностью у рабочих типографий, обувных и мебельных фабрик в Азии, Европе и Северной Америке. . [19]
Национальный институт охраны труда США (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) для изомеров гексана (не н -гексана) на уровне 100 частей на миллион (350 мг/м 3 (0,15 г/куб футов)) в течение 8 -часовой рабочий день. [20] Однако для н -гексана текущий норматив NIOSH REL составляет 50 частей на миллион (180 мг/м 3 (0,079 г/куб футов)) в течение 8-часового рабочего дня. [21] Этот предел был предложен в качестве допустимого предела воздействия (PEL) Управлением по охране труда и здоровья в 1989 году; однако этот PEL был отменен в судах США в 1992 году. [22] Текущий PEL для н-гексана в США составляет 500 частей на миллион (1800 мг/м 3 (0,79 г/куб футов)). [21]
Гексан и другие летучие углеводороды ( петролейный эфир ) представляют опасность при аспирации . [23] н -Гексан иногда используется в качестве денатуранта спирта и как чистящее средство в текстильной , мебельной и кожевенной промышленности. Его постепенно заменяют другими растворителями. [24]
Как и бензин, гексан очень летуч и может взорваться. Взрывы канализационных сетей в Луисвилле в 1981 году , разрушившие более 13 миль (21 км) канализационных линий и улиц в Кентукки, были вызваны возгоранием паров гексана, которые незаконно сбрасывались с завода по переработке соевых бобов , принадлежащего Ralston-Purina . Гексан был признан причиной взрыва, произошедшего в Национальном университете Рио-Куарто , Аргентина, 5 декабря 2007 года из-за разлива гексана возле тепловыделяющей машины, которая взорвалась, вызвав пожар, в результате которого погиб один студент и были ранены еще 24 человека. .
Производственное отравление гексаном произошло у японских рабочих-сандалистов, итальянских рабочих-обувщиков, [25] тайваньских работников печати и других. [26] Анализ тайваньских рабочих показал профессиональное воздействие веществ, включая н -гексан. [27] Сообщалось, что в 2010–2011 годах китайские рабочие, производившие iPhone, отравились гексаном. [28] [29]
н -Гексан в организме биотрансформируется в 2-гексанол и далее в 2,5-гександиол . Превращение катализируется ферментом цитохромом P450 , использующим кислород воздуха. 2,5-гександиол может дополнительно окисляться до 2,5-гександиона , который нейротоксичен и вызывает полиневропатию . [24] Учитывая такое поведение, обсуждалась замена н -гексана в качестве растворителя. н -Гептан является возможной альтернативой. [30]